數(shù)控車編程與操作

1、第三章 數(shù)控車床編程與操作第四節(jié) 典型零件的數(shù)控車削加工工藝分析第三節(jié) 數(shù)控車削加工工藝的制訂第二節(jié) 數(shù)控車削的主要加工對(duì)象第一節(jié) 概 述 第一節(jié)概述 1、數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位刀具特點(diǎn) 2、數(shù)控車床刀具的選刀過(guò)程數(shù)控切削加工刀具應(yīng)滿足以下性能要求： 剛性好(尤其是粗加工刀具)，精度高，抗振及熱變形小。 良好的互換性，便于快速換刀，降低輔助時(shí)間，提高加工效率。 切削性能穩(wěn)定、可靠，壽命高，耐熱沖擊性好。 刀具的尺寸、結(jié)構(gòu)便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間。 刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排出?系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，以利于減少刀具數(shù)量，提高刀具利用率，便于編程和對(duì)刀具的管理。 (1)機(jī)床影響因素

2、1）機(jī)床類型：數(shù)控車床、車削中心； 2）刀具附件： 刀柄的形狀和直徑，左切和右切刀柄； 3）主軸功率； 4）工件夾持方式。 (2)選擇刀桿 1）夾持方式； 2）切削層截面形狀，即切削深度和進(jìn)給量； 3）刀柄的懸伸。(3)選擇刀片形狀1） 刀尖角 2） 刀片基本類型 (4)工件影響因素選擇刀具時(shí)，必需考慮以下與工件有關(guān)的因素：1）工件形狀：穩(wěn)定性；2）工件材質(zhì)：硬度、塑性、韌性、可能形成的切屑類型；3）毛坯類型：鍛件、鑄件等；4）工藝系統(tǒng)剛性：機(jī)床夾具、工件、刀具等；5）表面質(zhì)量；6）加工精度；7）切削深度；8）進(jìn)給量；9）刀具耐用度。數(shù)控機(jī)床刀具的分類（1）按照刀具結(jié)構(gòu)分類 整體式特點(diǎn)：刀具強(qiáng)

3、度、剛性好，幾何尺寸準(zhǔn)確，初始精度高，制造工藝簡(jiǎn)單。通常應(yīng)用于鉆頭、絲錐、鉸刀、尺寸較小的銑刀，以及用于精加工的數(shù)控刀具和一些特殊結(jié)構(gòu)形式的刀具。 鑲嵌式 目前，機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具技術(shù)已經(jīng)非常成熟，且被廣泛應(yīng)用，成為了數(shù)控加工刀具的中堅(jiān)力量。 其他特殊結(jié)構(gòu)形式 如復(fù)合式、減振式、內(nèi)冷式刀具等。（2）按照制造刀具所用的材料分類 高速鋼刀具。一般應(yīng)用在機(jī)械加工的低速切削中。也可以用來(lái)進(jìn)行中速切削和對(duì)不銹鋼等難加工材料的加工。 硬質(zhì)合金刀具。是數(shù)控機(jī)床刀具應(yīng)用最為廣泛的材料，適于數(shù)控加工的中速和高速切削。 金剛石刀具，單晶金剛石刀具主要用于有色金屬及合金的超精密加工和非金屬材料加工，人造聚晶金剛石適用于

4、有色金屬和非金屬材料的高速、高精度加工，特別適合加工高硅鋁合金、碳纖維復(fù)合材料等。 其他材料刀具，如立方氮化硼(CBN)刀具、陶瓷刀具、金屬陶瓷刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具等。（3）按照切削工藝分類 車削刀具。 孔加工刀具。 鏜銑削刀具等。選擇工件材料代碼選擇加工條件臉譜選定刀片材料 車削不同加工部位所用車刀示意圖145端面車刀 290外圓車刀 3外螺紋車刀 470外圓車刀 5成形車刀 690左切外圓車刀 7切斷、車槽車刀 8內(nèi)孔車槽車刀 9內(nèi)螺紋車刀 1095內(nèi)孔車刀1175內(nèi)孔車刀 由于數(shù)控車床剛性好，制造和對(duì)刀精度高，以及能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償，所以能加工尺寸精度要求較高的零件。

5、第二節(jié) 數(shù)控車削的主要加工對(duì)象一、精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件 如圖4-1所示的軸承內(nèi)圈，原采用三臺(tái)液壓半自動(dòng)車床和一臺(tái)液壓仿形車床加工，需多次裝夾。 數(shù)控車床具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均勻的零件。 在材質(zhì)、精車余量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進(jìn)給量和切削速度。二、表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件三、表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件 由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，所以可以車削由任意直線和曲線組成的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件。適于數(shù)控加工的內(nèi)容在選擇時(shí)，一般可按下列順序考慮： ( 1 ) 通 用 機(jī) 床 無(wú) 法 加 工 的 內(nèi) 容 應(yīng) 作 為 優(yōu) 先 選 擇 內(nèi) 容 ； （2）通用機(jī)床難

6、加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容 （3）通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時(shí)選擇。不適于數(shù)控加工的內(nèi)容 加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會(huì)得到明顯提高。相比之下，下列一些內(nèi)容不宜選擇采用數(shù)控加工：（1）占機(jī)調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個(gè)精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容；（2）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。這時(shí)，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機(jī)床補(bǔ)加工；（3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。第三節(jié) 數(shù)控車削加工工藝的制訂一、零件圖工藝分析1.結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件的

7、結(jié)構(gòu)工藝性是指零件對(duì)加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工成型。2.輪廓幾何要素分析3.精度及技術(shù)要求分析 在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)基點(diǎn)坐標(biāo)，在自動(dòng)編程時(shí)，要對(duì)構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，因此在分析零件圖時(shí)，要分析幾何元素的給定條件是否充分。在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的。因此零件圖樣上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。 精度及技術(shù)要求分析的主要內(nèi)容：一是分析精度及各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全、是否合理；二是分析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖樣要求；三是找出圖樣上有位置精度要求的表面；四是要求對(duì)表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)確定用恒線速切

8、削。二、工序和裝夾方式的確定根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：（1）以一次安裝、加工作為一道工序。（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序（3）以加工部位劃分工序（4）以粗、精加工劃分工序 1按零件加工表面的位置精度劃分 2按粗、精加工劃分 在確定定位和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是在零件圖上用于標(biāo)注尺寸和表面相互位置關(guān)系的基準(zhǔn)，或在零件設(shè)計(jì)圖上用以確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)(點(diǎn)、線、面），稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)是在零件加工及裝配過(guò)程中使用的基準(zhǔn)。 1.工序基準(zhǔn)：在工序圖上，用以確定本工序被加工表面加工

9、后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。其所標(biāo)注的加工面位置尺寸稱為工序尺寸。 2定位基準(zhǔn)：是指工件在加工過(guò)程中，用于確定工件在機(jī)床或夾具上的位置的基準(zhǔn)。它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點(diǎn)、線或面。定位基準(zhǔn)又可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。 有時(shí)定位基準(zhǔn)在工件上并不一定存在，但它是由一些相應(yīng)的實(shí)際表面來(lái)體現(xiàn)的，我們把這些表面稱為定位基面。 2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面； （3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的裝夾方案； （4）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。 如圖左圖薄壁套的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時(shí)工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形會(huì)小

10、得多。在夾緊中圖所示的薄壁箱體時(shí)，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性較好的凸邊上，或改為在頂面上三點(diǎn)夾緊，改變著力點(diǎn)位置，以減小夾緊變形,如右圖所示。1先粗后精 :先粗后精指按照粗車一半精車一精車的順序進(jìn)行加工，逐步提高加工精度。 2先近后遠(yuǎn):指加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言的。 3基面先行4先內(nèi)后外 三、加工順序的確定 順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行： （1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮； （2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工； （3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)

11、與挪動(dòng)壓板次數(shù)。 (4) 數(shù)控加工工藝與普通工序的銜接 數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾。因此在熟悉整個(gè)加工工藝內(nèi)容的同時(shí)，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點(diǎn)，如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對(duì)校形工序的技術(shù)要求；對(duì)毛坯的熱處理狀態(tài)等。 進(jìn)給路線一般指刀具從起刀點(diǎn)進(jìn)給路線一般指刀具從起刀點(diǎn)( (或機(jī)床或機(jī)床固定原點(diǎn)固定原點(diǎn)) )開始運(yùn)動(dòng)，直至返回該點(diǎn)并結(jié)開始運(yùn)動(dòng)，直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加工束加工 程序所經(jīng)過(guò)的路徑，包括切削加程序所經(jīng)過(guò)的路徑，包括切削加工的路徑以及刀具切入、切出等非切削空工的路徑以及

12、刀具切入、切出等非切削空行程。行程。 1 1循環(huán)切除余量循環(huán)切除余量:1):1)軸套類零件軸套類零件 , 2), 2)輪輪盤類零件盤類零件 , 3), 3)鑄鍛件鑄鍛件 四、進(jìn)給路線的確定2 2確定退刀路線確定退刀路線 (1)(1)斜線退刀方式。斜線退刀方式。 (2)(2)切槽刀退刀方式。切槽刀退刀方式。(3)(3)鏜孔刀退刀方式。鏜孔刀退刀方式。 3.保證零件的加工精度和表面粗糙度4.使走刀路線最短，減少刀具空行程時(shí)間，提高加工效率5.最終輪廓一次走刀完成切削用量及切削液的選擇（一）切削用量選擇原則 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件等

13、，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 精加工時(shí)切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下盡可能選用較高的切削速度。一、切削用量的選擇（二）切削用量選擇方法1.背吃刀量的選擇 根據(jù)加工余量確定。2.進(jìn)給量的選擇 根據(jù)加工材料、刀桿尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量來(lái)選擇進(jìn)給量。3.切削速度的選擇 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度選擇切削速度。4.機(jī)床功率的校核 根據(jù)切削功率和機(jī)床有效功率的比較，確定選擇的切削用量是否可在指定機(jī)床上使用。（一）切削液的作用1.冷卻作用2.潤(rùn)滑作用3.清洗作用4.防銹作用二、切削液的選擇（二）切削液的種類1.水溶液2.乳化液3.切削油（三）切削液的選用 粗加工時(shí)切削液的選用 粗加工時(shí)，加工